基于边界网关的无线网状网络通信方法及设备

摘要

本发明实施例提供一种基于边界网关的无线网状网络通信方法及装置。所述方法包括：边界节点接收邻居网络节点发送的标识信息；根据所述标识信息判断发送该标识信息的邻居网络节点是否与所述边界节点在同一Mesh网中；当所述邻居网络节点与所述边界节点不在同一Mesh网络时，所述边界节点与所述邻居网络节点进行边界网关协商，确定边界网关；多个边界网关组成边界网关群组，分担处理数据转发以减轻单点设备的处理能力。根据本发明实施例提供的技术方案，能够通过在无线网状网络间建立互通链路，解决了地理位置相邻的无线网状网络之间互通节点通过无线链路直接通信的方法；使网络间互通方法更灵活，提升数据转发的效率，减少数据转发的空口开销。

说明书

技术领域

本发明实施例关于通信技术，特别关于通信技术中的无线网状网络通信，一种基于边界网关的无线网状网络通信方法及设备。

背景技术

网状网络(Mesh Network：MN)可与多种宽带无线接入技术、3G移动通信等技术相结合，组成含有多跳无线链路的无线网状网络(Wireless Mesh Network：WMN)。如图1所示，802.11s协议定义了wifi网状网络通信方法。不同无线网状网络之间的通信，是通过作为网关的无线网状网络出口(Mesh Network Portal：MPP)使用有线方法通信。即使是地理位置相邻的两个节点，如果各自属于不同的无线网状网络，那么也必须通过各自的出口网关进行通信。

802.11s协议规定了网状网络之间的通信必须通过网状网络出口进行互通转发。网状网络出口通过有线的二层802.1D桥接或三层IP路由实现两个网状网络通信。

目前提出一种有线网和无线网的路由通信机制。它是将为接入节点定义了两种标识：默认组标识和当前组标识。默认值标识不同的两个接入节点之间建立链路的方法是通过将其中的一个接入节点的当前组标识配置成对端接入节点的默认组标识来实现的。但是根据这种方法，不同的组的组间通信仍然是通过路由接入节点进行有线通信。

发明内容

本发明实施例提出一种基于边界网关的无线网状网络通信方法及设备，可以解决不同的网状网络间的通信都必须借助于有线网络而无法实现无线通信的问题。

本发明实施例提供一种无线网状Mesh网络通信方法，包括：

边界节点接收邻居网络节点发送的标识信息；

根据所述标识信息判断发送该标识信息的邻居网络节点是否与所述边界节点在同一Mesh网中；

当所述邻居网络节点与所述边界节点不在同一Mesh网络时，所述边界节点与所述邻居网络节点进行边界网关协商，确定边界网关；

所述边界节点通过所述边界网关建立与所述邻居网络节点的互通链路。

进一步，本发明实施例提供一种无线网状网络通信设备，包括：

接收单元，用于接收邻居网络节点广播的标识信息；

判断单元，用于根据所述标识信息判断与所述发送该标识信息的邻居网络节点是否在同一Mesh网中；

协商单元，用于当与所述邻居网络节点不在同一Mesh网络时，与所述邻居网络节点进行边界网关协商，确定边界网关；

链路建立单元，用于所述边界节点通过所述边界网关建立与所述邻居网络节点的互通链路。

本发明实施例通过在无线网状网络间建立互通链路，克服了无线可通相邻网络仍然需要多跳到网关再通过有线互通的缺陷，解决了地理位置相邻的无线网状网络之间互通节点不能通过无线链路直接通信的方法；使得网络间互通方法更灵活，提升了数据转发的效率，减少了数据转发的空口开销。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的基于边界网关的无线网状网络通信方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的无线网状网络结构示意图；

图3为本发明实施例提供的基于边界网关的无线网状网络通信方法的流程图；

图4为本发明实施例提供的基于边界网关的无线网状网络通信方法的创建多跳链路的流程图；

图5为本发明实施例提供的单跳互通链路转发数据的示意图；

图6为本发明实施例提供的多跳互通链路转发数据的示意图；

图7为本发明实施例提供的边界网关群组分担处理转发数据的示意图；

图8为本发明实施例无线网状网络通信设备的结构框图；

图9为本发明又一实施例无线网状网络通信设备的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1所示，本发明实施例的基于边界网关的无线网状网络通信方法包括以下步骤：

S101，边界节点接收邻居网络节点发送的标识信息；

S102，根据所述标识信息判断发送该标识信息的邻居网络节点是否与所述边界节点在同一Mesh网中；

S103，当所述邻居网络节点与所述边界节点不在同一Mesh网络时，所述边界节点与所述邻居网络节点进行边界网关协商，确定边界网关；

S104，所述边界节点通过所述边界网关建立与所述邻居网络节点的互通链路。

本发明实施例通过边界网关协商在无线网状网络间建立互通链路，克服了可通信的无线相邻网络仍然需要多跳到网关再通过有线互通的缺陷，提供了地理位置相邻的无线网状网络之间互通节点可以通过无线链路直接通信的方法；使得网络间互通方法更灵活，提升了数据转发的效率，减少了数据转发的空口开销。

实施例二

本实施例包括：

S201，边界节点接收邻居网络节点发送的标识信息。

在本实施例中标识信息通过信标帧(beacon帧)携带，边界节点接收到邻居网络节点广播的beacon帧以后，读取标识信息(Mesh ID)和对应能力信息。

S202，根据所述标识信息判断发送该标识信息的邻居网络节点是否与该边界节点在同一Mesh网中。

判断此Mesh ID是否为自己本网络的网络标识。如果是自己本网络的网络标识则说明在同一Mesh网中。如果不是自己本网络的网络标识则说明不在同一mesh网中。如果此Mesh ID不是自己本网络的网络标识则查找Roaming List中是否已经存在此Mesh ID，如果存在则表示已经与此邻居网络建立了互通链路，进一步判断发送beacon帧的对端是否已经与自己创建了互通链路，如果是则不必再创建新的链路。如果不是则进一步进行边界网关角色协商。如果漫游列表(Roaming List)中不存在此Mesh ID，则此边缘节点根据自己的能力信息和互通策略决定是否要与对端网络建立互通链路，能力信息和互通策略可以包括安全能力是否兼容或者各网络之间的roaming协议记录等。

S203，当所述邻居网络节点与所述边界节点不在同一Mesh网络时，所述边界节点与所述邻居网络节点进行边界网关协商，确定边界网关。

边界MP节点虚拟出MP实体来支持与邻居网络创建互通链路，并使用新的MAC地址来唯一标识此虚拟MP实体。

边界节点向邻近节点发起链路建立请求帧(Peer Link Open帧)。该帧中携带互通链路标识，可以用比特位标识，该互通链路标识用于进行边界网关角色协商，同时该帧会指示该MP的可用网络参数。或者该帧中携带的Mesh ID，通过该Mesh ID决定对端是否可以为边界网关，在创建互通链路时，如果接收方接收到的Mesh ID与自己本地Mesh网络Mesh ID相同，则表示发送方可以为边界网关，反之则不能.

邻居网络节点根据边界节点的Peer Link Open帧中的信息，如果可与其建立链路，则进行响应，发送Peer Link Confirm帧，该帧会指示其选择的网络参数。完成边界网关的协商。

如果边界节点与所述邻居网络节点中的一方侦听到对方的beacon帧，则由侦听到的一方使用对方广播出来的Mesh ID和能力信息创建互通链路；此时侦听方为边界网关；

如果边界节点与所述邻居网络节点双方都侦听到对方的beacon帧，则此时需要进行边界网关协商。双方都可以发送Link Open帧请求创建互通链路，假设双方都可以成为边界网关，对应比特位置为1，此时Link Open帧中携带的是对端Mesh网络标识对应的Mesh ID和能力信息，则根据策略选择一方作为边界网关。例如，此策略可以是选择MAC地址大的一个节点作为边界网关。

S204，所述边界节点通过所述边界网关建立与所述邻居网络节点的互通链路。

所述边界节点通过所述邻居网络节点建立了与邻居网络的互通链路，可以与该与邻居网络的无线互通链路。无线互通链路建立后，通过无线互通链路发送数据。

在本发明实施例中，所述通过无线互通链路发送数据包括：通过无线互通链路进行无线网状网络内转发数据；或通过无线互通链路进行无线网状网络与邻居网络的网外转发数据。

本发明实施例通过在在无线网状网络间建立互通链路，克服了无线可通相邻网络仍然需要多跳到网关再通过有线互通的缺陷，解决了地理位置相邻的无线网状网络之间互通节点可以通过无线链路直接通信的方法；使得网络间互通方法更灵活，当使用无线互通转发跳数小于有线方式转发跳数时，提升了数据转发的效率，减少了数据转发的空口开销。

实施例三

参阅图2，本实施例提供的无线网状网络结构示意图，其中有两个Mesh网络，每一个mesh网有多个MP(Mesh Point，网状网络节点)和一个MPP(Mesh Point Portal网状网节点出口)。

如图3所示，本发明实施例的基于边界网关的无线网状网络通信方法包括以下步骤：

S401，边界节点接收到邻居网络的节点广播的标识信息(例如：beacon帧)后，读取身份信息(例如：Mesh ID信息)和对应能力信息。

S402，边界节点确定所述Mesh ID信息是否为自己本网络的网络标识。

S403，当所述Mesh ID不是自己本网络的网络标识时查找漫游列表Roaming List中是否已经存在所述Mesh ID，

S404，如果存在则表示已经与此邻居网络建立了互通链路，进一步判断发送beacon帧的对端是否已经与自己创建了互通链路，如果是则不必再创建新的链路；如果不是则触发边界网关角色协商流程。如果Roaming List中不存在此Mesh ID，则此边缘节点根据自己的能力信息和互通策略决定是否要与对端网络建立互通链路，能力信息和互通策略可以包括安全能力是否兼容或者各网络之间的roaming协议记录等。

边界MP节点虚拟出MP实体来支持与邻居网络创建互通链路，并使用新的MAC地址来唯一标识此虚拟MP实体，增加了边界网关角色协商过程，并创建互通链路。

在创建链路的交互帧中，增加互通链路标识比特位标识是否为互通链路；标识节点角色是否可以为边界网关，方法有两种：(1)增加一个边界网关比特位表示发送方是否可以作为边界网关。(2)根据帧中携带的Mesh ID来决定对端是否可以为边界网关，在创建互通链路时，如果接收方接收到的MeshID与自己本地Mesh网络Mesh ID相同，则表示发送方可以为边界网关，反之则不能。

如果互通链路创建成功，则将此Mesh ID即对应信息添加Roaming List中，并记录自己的角色，例如为边界网关等。边界网关要支持同时激活多个Mesh ID。互通链路建立成功以后，可以通过无线互通链路直接进行网间数据转发。

实际应用中允许创建两条互通链路，在链路创建成功后，再根据策略决定是否要删除一条。如果是，双方可以协商删除一条链路，协商步骤为发送Link Close帧，在该帧的reason code中增加一个原因值，表示建立了重复的互通链路要求删除此条。

在本发明实施例中，所述通过无线互通链路转发数据包括：通过无线互通链路进行无线网状网络内转发数据；或通过无线互通链路进行无线网状网络与邻居网络的网外转发数据。

本发明实施例通过在在无线网状网络间建立互通链路，克服了无线可通相邻网络仍然需要多跳到网关再通过有线互通的缺陷，解决了地理位置相邻的无线网状网络之间互通节点可以通过无线链路直接通信的方法；使得网络间互通方法更灵活，当使用无线互通转发跳数小于有线方式转发跳数时，提升了数据转发的效率，减少了数据转发的空口开销。

实施例四

进一步，本发明实施例提供基于边界网关的无线网状网络通信方法创建多跳链路。如果边界节点创建互通链路协商失败，边界节点可以根据策略决定成为边界网关代理，与其他边界网关创建多跳互通链路实现互通；如果边界网关需要找到其他MP节点也成为边界网关，组成边界网关群组分担转发数据，减轻单点设备的处理负担，边界节点也可以作为创建多跳互通链路。如图4所示，为本发明实施例提供的基于边界网关的无线网状网络通信方法的创建多跳链路的流程图。

首先，边界网关使用新的MAC地址转发邻居Mesh网络信息帧，例如转发邻居网络的Beacon帧；直到找到合适的边界网关为止。可选的，在转发beacon帧中可以增加标识位，标识此beacon为邻居网络beacon帧；中间节点接收到邻居网络节点信息后，根据自身能力和策略决定是否可以作为边界网关或者是边界网关代理；如果可以成为边界网关代理，则记录发送邻居网络节点信息的上一跳节点地址，并继续转发邻居网络节点信息；当可以成为边界网关的节点MPN接收到邻居网络信息以后，使用Mesh网络#1的Mesh ID和能力信息与发送方创建互通链路；这样从边界网关MP N开始根据信息转发路径逆向创建多跳的互通链路。可选的，考虑到MPP节点可以直接通过有线与邻居网络进行互通，所以MPP节点可以根据策略决定不响应此种邻居网络信息。可选的，由于转发邻居网络会增加本地网络的空口开销，因此在转发此帧时，可以在其中增加一个跳数上限，当转发次数达到此门限则不再转发。

在链路建立后，能够进行数据转发，以下介绍数据转发的场景：

一个网状网络可以有一个或多个边界网关；边界网关可以与邻居边界节点建立一个或者多个单跳互通链路；邻居网络节点可以是一个普通的网状节点也可以是一个边界网关。边界网关也可以通过边界网关代理建立多跳互通链路进行数据转发。

根据不同的互通链路形式，会产生不同的数据转发路径，数据转发既包括Mesh网间通信也包括与邻居网络的网外归属域通信。如下为几种典型的数据转发路径。

如图5所示，为本发明实施例提供的单跳互通链路转发数据的示意图，图5中通过单跳互通链路进行网间之间数据发送，或者转发数据到邻居网络的归属域。本地网络MP与对端边界网关相连，转发数据。图6所示，本发明实施例提供的多跳互通链路转发数据的示意图，本地网络MP直接通过对端网络边缘MP与边缘边界网关多跳相连，转发数据此种边缘MP需要同时支持多个MeshID，称为边界网关代理；

如图7所示，本发明实施例提供的边界网关群组分担处理转发数据的示意图。多个边界网关组成边界网关群组，分担处理数据转发以减轻单点设备的处理能力。边界网关1可以选择将部分网状网络2的数据转发给边界网关2，从而减轻边界网关1将网状网络2数据转发格式转化为网状网络1数据转发格式的处理负担，改由边界网关2处理，例如安全算法转化和QoS(服务质量)映射转化处理等。

实施例五

本发明实施例提供一种无线网状网络通信设备，其中Mesh网中为MP。该设备用于执行上述实施例中的方法。如8所示，本发明实施例无线网状网络通信设备80的结构框图。

该无线网状网络通信设备80包括：

接收单元801，用于接收邻居网络节点广播的标识信息；

判断单元803，用于根据所述标识信息判断与所述发送该标识信息的邻居网络节点是否在同一Mesh网中；

协商单元805，用于当与所述邻居网络节点不在同一Mesh网络时，与所述邻居网络节点进行边界网关协商，确定边界网关；

链路建立单元807，用于多个边界网关组成边界网关群组，分担处理数据转发以减轻单点设备的处理能力。

本装置通过在在无线网状网络间建立互通链路，克服了无线可通相邻网络仍然需要多跳到网关再通过有线互通的缺陷，解决了地理位置相邻的无线网状网络之间互通节点可以通过无线链路直接通信的方法；使得网络间互通方法更灵活，当使用无线互通转发跳数小于有线方式转发跳数时，提升了数据转发的效率，减少了数据转发的空口开销。

进一步的，作为又一个实施例，所述接收单元801所接收的接收邻居网络节点的标识信息包括接收邻居网络节点广播的身份信息和能力信息。协商单元805包括：第一发送模块，用于向所述邻居网络节点发起链路建立请求帧，该链路建立请求帧中携带互通链路标识，该互通链路标识用于进行边界网关角色协商；第一接收模块，用于接收邻居网络节点发送的请求响应帧，确定边界网关。

在再一个实施例中，协商单元805包括：

第二发送单元，用于向所述邻近节点发起链路建立请求帧，该链路建立请求帧中携带Mesh标识，通过该Mesh标识决定对端是否可以为边界网关，如果所述邻居网络节点接收到的Mesh标识与所述邻居网络节点所在Mesh网络的Mesh标识相同，则所述边界节点为边界网关。

作为实施例的进一步补充，参阅图9，设备80还包括信息维护单元809，用于互通链路创建成功后，将所述信息标识添加漫游列表中。

再进一步，如果该设备通过网关代理的方式实施方法实施例，则该设备还包括：代理单元811，用于与所述邻居网络节点进行边界网关协商后所述边界节点作为边界网关代理向邻居节点发送标识信息再确定边界网关。

各实施例中的装置通过在在无线网状网络间建立互通链路，克服了无线可通相邻网络仍然需要多跳到网关再通过有线互通的缺陷，解决了地理位置相邻的无线网状网络之间互通节点可以通过无线链路直接通信的方法；使得网络间互通方法更灵活，当使用无线互通转发跳数小于有线方式转发跳数时，提升了数据转发的效率，减少了数据转发的空口开销。